SU1427264A1 - Method of modulation-phase detection of epr signals - Google Patents
Method of modulation-phase detection of epr signals Download PDFInfo
- Publication number
- SU1427264A1 SU1427264A1 SU864137384A SU4137384A SU1427264A1 SU 1427264 A1 SU1427264 A1 SU 1427264A1 SU 864137384 A SU864137384 A SU 864137384A SU 4137384 A SU4137384 A SU 4137384A SU 1427264 A1 SU1427264 A1 SU 1427264A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- frequency
- microwave
- epr
- resonator
- modulation
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к технической физике и может быть использовано при разработке аппаратуры дл исследований веществ методами ЭПР и ДЭЯР. Цель изобретени - повышение чувствительности и расширение диапазона измер емых релаксационных параметров . Исследуемый образец размещают в двухчастотном резонаторе 4 СВЧ проходного типа. Частоту модул ции магнитного пол задают равной разности между частотами мод колебаний резойа- тора 4. На образец 5 воздействуют СВЧ-полем генератора 3 на частоте первой моды колебаний резонатора 4. Сигнал ЭПР измер ют по сигналу индукции на частоте второй мОды резонатора 4 и детектором осуществл ют его фаэот вое детектирование относительно стоты СВЧ-пол генератора 3. 3 ил. (Л tc Ч tC ОThe invention relates to technical physics and can be used in the development of equipment for the study of substances by the EPR and DEAR methods. The purpose of the invention is to increase the sensitivity and expand the range of measured relaxation parameters. The sample is placed in a dual-frequency resonator 4 microwave transmission type. The modulation frequency of the magnetic field is set equal to the difference between the frequencies of the oscillation modes of the resonator 4. Sample 5 is exposed to the microwave field of the generator 3 at the frequency of the first mode of oscillation of the resonator 4. The EPR signal is measured by the induction signal at the frequency of the second mode of the resonator 4 and the detector Its phase detection is relative to the microwave frequency of the generator 3. 3 sludge. (L tc h tc o
Description
Фи9.1Fi9.1
Изобретение относитс к технической физике и может быть использовано при разработке спектрометрической аппаратуры дл исследований парамагнитных веществ методами электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) и двойного электронно- дерного резонансаThe invention relates to technical physics and can be used in the development of spectrometric equipment for the study of paramagnetic substances by electron paramagnetic resonance (EPR) and double electron nuclear resonance methods.
(дэ р).(de p).
Цель изобретени - повьппение чувствительности и расширение диапазона измер емых релаксационных параметров.The purpose of the invention is to increase the sensitivity and expand the range of measured relaxation parameters.
На фиг,1 представлена блок-схема устройства дл модул ционно-фазовой регистрации сигналов ЭПР, реализующего предлагаемый способ; на фиг.2 - вариант конструкции бимодального двухчастотного СВЧ-резонатора проходООFIG. 1 shows a block diagram of a device for modulating phase recording of EPR signals implementing the proposed method; figure 2 is a variant of the design of a bimodal dual-frequency microwave resonator pass
ного типа; на фиг.З - О - и 90 -компоненты сигнала ЭПР образца ДФПГ, измеренные по предлагаемому способу на частоте модул ции 100 МГц.foot type; FIG. 3 — O — and 90 — the components of the EPR signal of a sample of a digitized chimeric acid wave, measured by the proposed method at a modulation frequency of 100 MHz.
Устройство дл модул ционно-фазовой регистрации сигналов ЭПР содержит электромагнит 1 с блоком 2 управлени , СВЧ-генератор 3, соединенный с входом измерительного резонатора 4 проходного типа с исследуемым образцом 5, СВЧ-детектор 6, первый вход ко торого подключен к выходу измерительного резонатора 4, а второй через направленный ответвитель 7 - к выходу СВЧ-генератора 3, модул тор 8 магнитного пол с катушками 9 модул ции. ,На выходе СВЧ-детектора 6 включен синхронный детектор 10, опорный вход которого через 90 -фазовращатель I1 подключен к второму выходу модул тора 8.The device for modulating-phase registration of EPR signals contains an electromagnet 1 with a control unit 2, a microwave generator 3 connected to the input of a through-pass measuring resonator 4 with the sample under study 5, a microwave detector 6, the first input of which is connected to the output of the measuring resonator 4 , and the second through the directional coupler 7 - to the output of the microwave generator 3, the modulator 8 of the magnetic field with the coils 9 of modulation. , At the output of the microwave detector 6, a synchronous detector 10 is turned on, whose reference input is connected via a 90 phase converter I1 to the second output of the modulator 8.
Регистраци сигналов ЭПР осуществл етс следующим образом.The registration of the ESR signals is carried out as follows.
Как и в известном способе релаксационные параметры парамагнитных веществ измер ютс модул ционно-фазовым методом. Пол ризующее магнитное поле в месте расположени образца 5 модулируетс с частотой 5 близкой к обратному значению времени Т релаксации исследуемого образца 5. В сигнале ЭПР на частоте модул ции возникает фазова задержка Л Ч , величина которой пропорциональна времени релаксации (tg .Я ) Величина заде.ржки д определ етс из 90 -компоненты сигнала ЭПР.As in the known method, the relaxation parameters of paramagnetic substances are measured by the modulation-phase method. The polarizing magnetic field at the location of the sample 5 is modulated with a frequency of 5 close to the inverse of the relaxation time T of the sample under study 5. In the EPR signal, a phase delay LF occurs at the modulation frequency, the value of which is proportional to the relaxation time (tg. I) Amount of delay. The frequency g is determined from the 90 components of the EPR signal.
Источником пол ризующего магнитного пол вл етс электромагнит 1. Величина пол ризующего магнитного пол регулируетс блоком 2 управлени The source of the polarizing magnetic field is the electromagnet 1. The magnitude of the polarizing magnetic field is controlled by the control unit 2.
5five
00
5five
00
5five
00
5five
00
5five
и модулируетс с помощью катушек 9 модул ции, подключенных на выход модул тора 8. На втором выходе модул тора 8 формируетс опорный сигнал, который поступает на опорный вход синхронного детектора 10 через фазовращатель 11.and modulated by modulation coils 9 connected to the output of the modulator 8. At the second output of the modulator 8, a reference signal is generated, which is fed to the reference input of the synchronous detector 10 through the phase shifter 11.
При выполнении услови резонанса , где -гиромагнитное отношение; И - величина пол ризующего магнитного пол ; и) - частота СЕЧ, происходит поглощение и одновременное излучение СВЧ-мощности образцов 5, т.е. наблюдаетс сигнал поглощени и сигнал магнитной индукции ЭПР. Интенсивности сигналов поглощени и индукции примерно равны, поскольку равны веро тности вынужденных квантовых переходов электронов с поглощением и испусканием энергии.When the condition of resonance is fulfilled, where is the hygromagnetic ratio; And - the value of the polarizing magnetic field; and) is the frequency of the SEC, absorption and simultaneous radiation of the microwave power of samples 5 occurs, i.e. an absorption signal and an EPR magnetic induction signal are observed. The intensities of the absorption and induction signals are approximately equal, since the probabilities of forced quantum transitions of electrons with energy absorption and emission are equal.
В предлагаемом способе сигнал ЭПР регистрируетс индукционным методом. При воздействии на исследуемый образец 5 пол ризующего и сверхвысокочастотного магнитных полей измер етс СВЧ-мощность, излучаема образцом 5 в момент резонанса.In the proposed method, the EPR signal is recorded by the induction method. When a polarizing and superhigh-frequency magnetic fields are applied to the test sample 5, the microwave power emitted by the sample 5 at the time of resonance is measured.
Исследуемый.парамагнитный образец размещаетс в дВухчастотном СВЧ-резо- наторе проходного типа (фиг.2). В резонаторе могут одновременно существовать две моды СВЧ-колебаний - типа с частотой W и типа Нсха с частотой uij. , которые вл ютс незави- Симыми взаимной ортогональности и разности в частотах колебаний (lA г) Исследуемый образец 5 размещаетс в полости резонатора 4 в максимуме магнитной компоненты СВЧ- пол каждой из мод колебаний. .The paramagnetic sample under study is placed in a pass-through microwave frequency resonator (Fig. 2). Two modes of microwave oscillations can simultaneously exist in a resonator — of the type with a frequency W and of the type Ncx with a frequency of uij. which are independent of mutual orthogonality and difference in oscillation frequencies (lA g). The sample 5 is located in the cavity of the resonator 4 at the maximum of the magnetic component of the microwave field of each of the oscillation modes. .
Сверхвысокочастотное магнитное поле , воздействующее на исследуемый о,б- разец 5, возбуждаетс в измерительном резонаторе 4 на частоте tJ первой моды колебаний. СВЧ-мощность частоты и) подаетс на вход резонатора 4 через отверстие св зи с выхода СВЧ- генератора 3.The superhigh-frequency magnetic field acting on the examined o, b-sample 5, is excited in the measuring resonator 4 at the frequency tJ of the first oscillation mode. The microwave power frequency and) is fed to the input of the resonator 4 through the communication hole from the output of the microwave generator 3.
При задании условий регистрации сигнала ЭПР значени резонансных частот и) и . измерительного резонатора 4 выбираютс исход из заданной частоты модул ции. Разность между частотами о) и и мод колебаний измерительного резонатора 4 должна быть равна частоте 9 модул ции: t A .,When specifying the conditions for recording the EPR signal, the values of the resonant frequencies u) and. measuring resonator 4 is selected based on a predetermined modulation frequency. The difference between the frequencies o) and the oscillation modes of the measuring resonator 4 must be equal to the frequency 9 of the modulation: t A.,
Высокочастотное модулирующее магнитное поле вызывает модул цию резонангHigh frequency modulating magnetic field modulates resonances.
сных условий ЭПР, в результате модулируетс с частотой ус уровень поглощаемой и излучаемой образцом 5 СВЧ- мощности. В спектре сигнала ЭПР на СВЧ-частоте наблюдаютс три спектральных составл ющнг: центральна (с частотой А, равной частоте возбуждени резонанса) и две боковых составл юнутый по фазе на 90 . На выходе синОThis results in modulation of the microwave power absorbed and emitted by the sample 5, which is modulated with the frequency usr. Three spectral components are observed in the spectrum of the EPR signal at the microwave frequency: central (with a frequency A equal to the resonance excitation frequency) and two lateral components in phase by 90. At the exit syno
хронного детектора 10 формируетс 90- компонента сигнала ЭПР.The chronic detector 10 forms a 90-component EPR signal.
В предлагаемом способе на частоту модул ции не накладьшаютс ограничени , св занные с шириной полосы пропускани измерительного резонатора. Разделение спектральных составл ющихIn the proposed method, the modulation frequency is not superimposed on the limitations associated with the bandwidth of the measuring resonator. Separation of spectral components
щих (с частотами с4 + 5 и iJi- jp ) .Инфор- IQ СВЧ-мощности сигнала ЭПР по различным(with frequencies c4 + 5 and iJi-jp) .Info-IQ microwave power of the EPR signal for various
мативными вл йтс боковые составл ющие ,- причем амплитуды их равны, поэтому дл регистрации модул ционно- фазового сигнала ЭПР измер етс только одна боков-а составл юща . Перва бокова составл юща сигнала ЭПР имеет частоту и), , равную частоте и)г второй моды колебаний измерительного резонатора 4, поэтому сигнал индукции 9ПР, излучаемый образцом 5, возбуждает в резонаторе 4 колебани второй моды. Друга бокова составл юща сигнала ЭПР имеет частоту и)-и, отличную от резонансных частот резомодам колебаний резонатора позвол ет использовать практически высокие частоты модул ции. При этом необходимо только обеспечивать равенство частоТ5 ты модул ции и разности частот двух- частотного резонатора. the lateral components are compounded, and their amplitudes are equal; therefore, only one side component is measured to register the modulation-phase EPR signal. The first side component of the EPR signal has a frequency i), equal to the frequency u) g of the second oscillation mode of the measuring resonator 4, therefore the 9PR induction signal emitted by sample 5 excites the oscillations of the second mode in the resonator 4. The other side component of the EPR signal has a frequency i) -i, which differs from the resonant frequencies by the resonance modes of the resonator, which allows using practically high modulation frequencies. In this case, it is only necessary to ensure equality of the modulation frequency and the frequency difference between the two-frequency resonator.
Предлагаемый способ позвол ет повысить чувствительность при исследовании веществ с короткими (корочеThe proposed method allows to increase the sensitivity in the study of substances with short (shorter
2Q 10 с) релаксационными параметрами, нет необходимости снижать добротность измерительного резонатора дл обеспечени ему широкой полосы пропускани , а наоборот, лучше использовать высонутый по фазе на 90 . На выходе синО2Q 10 c) relaxation parameters, there is no need to reduce the Q-factor of the measuring resonator to provide it with a wide bandwidth, but on the contrary, it is better to use the phase outlined by 90. At the exit syno
хронного детектора 10 формируетс 90- компонента сигнала ЭПР.The chronic detector 10 forms a 90-component EPR signal.
В предлагаемом способе на частоту модул ции не накладьшаютс ограничени , св занные с шириной полосы пропускани измерительного резонатора. Разделение спектральных составл ющихIn the proposed method, the modulation frequency is not superimposed on the limitations associated with the bandwidth of the measuring resonator. Separation of spectral components
модам колебаний резонатора позвол ет использовать практически высокие частоты модул ции. При этом необходимо только обеспечивать равенство частоты модул ции и разности частот двух- частотного резонатора. The modes of oscillation of the resonator allows the use of practically high modulation frequencies. In this case, it is only necessary to ensure equality of the modulation frequency and the frequency difference between the two-frequency resonator.
Предлагаемый способ позвол ет повысить чувствительность при исследовании веществ с короткими (корочеThe proposed method allows to increase the sensitivity in the study of substances with short (shorter
10 с) релаксационными параметрами, нет необходимости снижать добротность измерительного резонатора дл обеспечени ему широкой полосы пропускани , а наоборот, лучше использовать высо10 c) relaxation parameters, there is no need to reduce the Q-factor of the measuring resonator to provide it with a wide bandwidth; on the contrary, it is better to use high
натора 4, и подавл етс резонатором 4. 25 кодобротньш измерительный двухчастот- Таким образом, в предлагаемом спо- ный резонатор, что обеспечит максимальную (такую же, как в известном способе на низких частотах модул ции)4, and is suppressed by resonator 4. 25 code-measuring two-frequency measurement. Thus, in the proposed resonant resonator, which will provide the maximum (the same as in the known method at low modulation frequencies)
собе воздействие на образец 5 СВЧ- магнитным полем осуществл ют на частоте (Д первой моды колебаний измерительного резонатора 4, а сигнал ЭПР Q измер ют на частоте и)-(Д St второй моды колебаний резонатора 4. При этом даже при очень высоких частотах модул ции сигнал ЭПР в резонаторе 4 не подавл етс . гл че;The effect on sample 5 by a microwave magnetic field is carried out at a frequency (D of the first mode of oscillation of the measuring resonator 4, and the EPR signal Q is measured at the frequency u) - (D St of the second mode of oscillation of the resonator 4. At the same time, even at very high frequencies the EPR signal in the cavity 4 is not suppressed.
Сигнал ЭПР на частоте модул ции д получают путем фазового детектировани сигнала индукции ЭПР (на частоте и)) относительно воздействзтощего на образец 5 СВЧ-магнитного пол (с частотой (Д) ). Дл этого сигнал индукции на частоте сО второй моды колебаний через.отверстие св зи подаетс с выхода резонатора 4 на вход СВЧ-де- тектора 6. Необходима дл смещени детектора 6 СВЧ- мощность (имеюща частоту сл) ) выдел етс направленным ответвителем 7 с выхода СВЧ-генерато- ра 3 и поступает на второй вход СВЧ- детектора 6. На выходе детектора 6 формируетс сигнал ЭПР на частоте модул ции Sc .The EPR signal at the modulation frequency d is obtained by phase detection of the EPR induction signal (at frequency u) relative to the action of a microwave magnetic field (sample (D)) on sample 5. For this, the induction signal at the frequency CO of the second mode of oscillation through the communication hole is supplied from the output of the resonator 4 to the input of the microwave detector 6. The microwave power (having a sl) frequency is required for biasing the detector 6) is selected by the directional coupler 7 from the output The microwave generator 3 is fed to the second input of the microwave detector 6. At the output of the detector 6, an ESR signal is generated at the modulation frequency Sc.
ЭО -компонента сигнала ЭПР формируетс путем синхронного детектирова40The EO-component of the EPR signal is generated by synchronous detection40
4545
5050
чувствительность спектрометра ЭПР.sensitivity of the EPR spectrometer.
На фиг.З приведены спектры О - .и 90 -компонент сигнала ЭПР образца ДФПГ, измеренные по предлагаемому способу на частоте модул ции.100 МГц. Спектры измерены при СЕЧ мощности 0,5 мВт, амплитуде модул ции 0,5 Э, и разности частот между модами измерительного бимодального резонатора 100 МГц. Врем спин-спиновой релаксации парамагнитных центров составл ет 5,1- 10 с.Fig. 3 shows the O -. Spectra and 90 - components of the EPR signal of a sample of a digit-ferrite sand screen, measured using the proposed method at a modulation frequency of 100 MHz. The spectra were measured at a SECh power of 0.5 mW, a modulation amplitude of 0.5 Oe, and a frequency difference between the modes of the measuring bimodal resonator 100 MHz. The spin-spin relaxation time of paramagnetic centers is 5.1-10 s.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU864137384A SU1427264A1 (en) | 1986-10-24 | 1986-10-24 | Method of modulation-phase detection of epr signals |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU864137384A SU1427264A1 (en) | 1986-10-24 | 1986-10-24 | Method of modulation-phase detection of epr signals |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1427264A1 true SU1427264A1 (en) | 1988-09-30 |
Family
ID=21263851
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU864137384A SU1427264A1 (en) | 1986-10-24 | 1986-10-24 | Method of modulation-phase detection of epr signals |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1427264A1 (en) |
-
1986
- 1986-10-24 SU SU864137384A patent/SU1427264A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Пул Ч. Техника ЭПР-спектроскопии, М.: Мир, 1970, с.475-518. Авторское свидетельство СССР 1105793, кл. G 01 N 24/00, -1984. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3513381A (en) | Off-resonant light as a probe of optically pumped alkali vapors | |
EP0711418B1 (en) | Pulsed low frequency epr spectrometer and imager | |
US3879653A (en) | Microwave spectrometer employing a bimodal cavity resonator | |
US3798532A (en) | Electron double resonance spectrometer with a microwave cavity bridge arrangement | |
US6150817A (en) | Magnetic resonance apparatus having reduced "dead time" | |
SU1427264A1 (en) | Method of modulation-phase detection of epr signals | |
US4502008A (en) | Method and apparatus for nuclear magnetic resonance spectroscopy | |
Sternlicht et al. | Modification of the Varian XL‐100 NMR Spectrometer for Fourier Transform Operation | |
US3482161A (en) | Power-saturation spectrometer | |
US3173084A (en) | Gyromagnetic resonance method and apparatus | |
US3502963A (en) | Single coil nuclear resonance spectrometer having the radio frequency excitation directionally coupled into the coil | |
US2837712A (en) | Microwave measurement apparatus | |
Dorn et al. | A simple spectrometer modification for multinuclide FT operation | |
RU2095797C1 (en) | Electron paramagnetic resonance spectrometer | |
Koledintseva et al. | Spectrum visualization and measurement of power parameters of microwave wide-band noise | |
Davydov et al. | A quantum spectrum analyzer based on radiooptical resonance | |
SU661324A1 (en) | Electron paramagnetic resonance radiospectrometer | |
Christidis et al. | Hyperfine selectivity using multiquantum electron–nuclear–electron triple resonance | |
US3202908A (en) | Quantum resonance method and apparatus | |
RU2095798C1 (en) | Electron paramagnetic resonance spectrometer | |
JPH0666908A (en) | Esr device | |
SU911268A1 (en) | Electron paramagnetic resonance spectrometer with frequency registration | |
Ernst | Difference frequency spectroscopy with analog Fourier analyzer | |
GB1189086A (en) | Method and Apparatus for Obtaining High Resolution Nuclear Magnetic Resonance Spectra | |
SU693227A1 (en) | Electron paramagnetic resonance radiospectrometer |